JP2011119305A - Element mounting substrate, semiconductor module, semiconductor device, method for manufacturing the semiconductor device, and portable device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を搭載するための素子搭載用基板、当該素子搭載用基板を有する半導体モジュール、半導体装置および携帯機器に関する。 The present invention relates to an element mounting board for mounting a semiconductor element, a semiconductor module having the element mounting board, a semiconductor device, and a portable device.
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、電子機器に使用される半導体装置のさらなる小型化、高密度化が求められている。このような要求に応えるべく、パッケージの上にパッケージを搭載したパッケージオンパッケージ(PoP)と呼ばれる三次元パッケージング技術などの半導体モジュール積層技術が広く知られている。 In recent years, along with the downsizing and high functionality of electronic devices, there has been a demand for further downsizing and higher density of semiconductor devices used in electronic devices. In order to meet such requirements, semiconductor module stacking technology such as three-dimensional packaging technology called package-on-package (PoP) in which a package is mounted on a package is widely known.
半導体モジュールを積層する場合には、下側の半導体モジュールの基板上に設けられた電極パッドと上側の半導体モジュールの裏面に設けられた電極パッドとをはんだボールなどの接合部材を用いて接続する方法が採られる。はんだボールによる接続構造は、たとえば、特許文献1に示されている。 When stacking semiconductor modules, a method of connecting electrode pads provided on the substrate of the lower semiconductor module and electrode pads provided on the back surface of the upper semiconductor module by using a joining member such as a solder ball Is taken. A connection structure using solder balls is disclosed in Patent Document 1, for example.
無電解Niめっきで被覆された電極パッドにはんだボールを接合する場合、無電解Niめっき膜内にはPが数%混入しているため、はんだ接合時にPを含む金属間化合物が形成される。Pを含む金属間化合物は強度が低いため、はんだ接合強度の低下を招く。このの対策として、特許文献1では、無電解Niめっき膜中にPを含有しない純Niめっき層を電極上などに形成している。 When solder balls are joined to electrode pads covered with electroless Ni plating, P is mixed in the electroless Ni plating film, so that an intermetallic compound containing P is formed during solder joining. Since the intermetallic compound containing P has low strength, the solder joint strength is reduced. As a countermeasure against this, in Patent Document 1, a pure Ni plating layer not containing P is formed on an electrode or the like in an electroless Ni plating film.
特許文献1に記載されたように、電極パッドに純Niめっき層を形成する場合には、特殊なめっき液が必要となり、コスト増を招くという問題がある。また、電極パッドの上にはんだボールを単に接合した構造では、接合強度が十分とはいえず、改良の余地が残されている。 As described in Patent Document 1, when a pure Ni plating layer is formed on an electrode pad, there is a problem that a special plating solution is required and the cost is increased. Further, in the structure in which the solder ball is simply bonded on the electrode pad, the bonding strength is not sufficient, and there is still room for improvement.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子搭載用基板においてはんだなどの接続部材との接続信頼性を向上させることのできる技術の提供にある。 This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the technique which can improve the connection reliability with connection members, such as solder, in an element mounting board | substrate.
本発明のある態様は、素子搭載用基板である。当該素子搭載用基板は、基材と、基材の一方の主表面に設けられている配線層と、配線層を被覆するように設けられ、配線層の電極領域が露出する第1の開口部を有する第1の絶縁層と、第1の絶縁層の上に設けられ、第1の開口部が露出するような第2の開口部を有する第2の絶縁層と、を備え、第2の絶縁層の下面部分における第2の開口部の開口径が、第1の絶縁層の上面部分における第1の開口部の開口径より大きいことを特徴とする。 One embodiment of the present invention is an element mounting substrate. The element mounting substrate includes a base material, a wiring layer provided on one main surface of the base material, and a first opening that is provided so as to cover the wiring layer and exposes an electrode region of the wiring layer. And a second insulating layer provided on the first insulating layer and having a second opening that exposes the first opening. The opening diameter of the second opening in the lower surface portion of the insulating layer is larger than the opening diameter of the first opening in the upper surface portion of the first insulating layer.
この態様によれば、はんだなどの電気接続部材を電極領域に接続した場合に、電気接続部材と電極領域との接合部分が第1の絶縁層の開口部内にあるため、この部分に応力が加わった場合に、第1の絶縁層および第2の絶縁層が緩衝部材として機能することにより応力が緩和される。これにより、電気接続部材と電極領域との接続信頼性を向上させることができる。 According to this aspect, when an electrical connection member such as solder is connected to the electrode region, since the joint portion between the electrical connection member and the electrode region is in the opening of the first insulating layer, stress is applied to this portion. In this case, the stress is relieved by the first insulating layer and the second insulating layer functioning as a buffer member. Thereby, the connection reliability of an electrical connection member and an electrode area | region can be improved.
この態様の素子搭載用基板において、第2の絶縁層は、第2の開口部内の側面のうち少なくとも第2の絶縁層の上面近傍の側面が、第2の絶縁層の上面に近くなるほど第2の開口部の内側にせり出すように構成されていてもよい。第1の絶縁層の上面部分における第1の開口部の開口径が第1の絶縁層の下面部分における第1の開口部の開口径より小さくてもよい。また、第2の絶縁層の厚さが第1の絶縁層の厚さより厚くてもよい。この態様の素子搭載用基板は、パッケージオンパッケージ構造を有する半導体装置に用いられてもよい。 In the element mounting substrate according to this aspect, the second insulating layer includes a second insulating layer such that at least a side surface in the vicinity of the upper surface of the second insulating layer among the side surfaces in the second opening is closer to the upper surface of the second insulating layer. You may be comprised so that it may protrude inside the opening part. The opening diameter of the first opening in the upper surface portion of the first insulating layer may be smaller than the opening diameter of the first opening in the lower surface portion of the first insulating layer. Further, the thickness of the second insulating layer may be larger than the thickness of the first insulating layer. The element mounting substrate of this aspect may be used for a semiconductor device having a package-on-package structure.
本発明の他の態様は半導体モジュールである。当該半導体モジュールは、上述した態様の素子搭載用基板と、基材の一方の主表面側に搭載された半導体素子と、を備えることを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor module. The semiconductor module includes the element mounting substrate according to the aspect described above and a semiconductor element mounted on one main surface side of the base material.
本発明のさらに他の態様は半導体装置である。当該半導体装置は、上述した態様の半導体モジュールと、その半導体モジュールに積層される積層体と、有する半導体装置であって、電極領域と積層体の電極領域とを電気的に接続する電気接続部材を備え、電気接続部材が第1の開口部および第2の開口部に充填され、第2の絶縁層の上面近傍の縁部が電気接続部材の内部に食い込んでいることを特徴とする。 Still another embodiment of the present invention is a semiconductor device. The semiconductor device is a semiconductor device having the semiconductor module of the above-described aspect, a stacked body stacked on the semiconductor module, and an electrical connection member that electrically connects the electrode region and the electrode region of the stacked body. The electrical connection member is filled in the first opening and the second opening, and an edge portion near the upper surface of the second insulating layer bites into the electrical connection member.
この態様の半導体装置において、第1の絶縁層の上面近傍の縁部が電気接続部材の内部に食い込んでいてもよい。 In the semiconductor device of this aspect, the edge portion near the upper surface of the first insulating layer may bite into the electrical connection member.
本発明のさらに他の態様は携帯機器である。当該携帯機器は、上述した態様の半導体装置が実装されたことを特徴とする。 Yet another embodiment of the present invention is a portable device. The portable device is characterized in that the above-described semiconductor device is mounted.
本発明のさらに他の態様は、半導体装置の製造方法である。当該半導体装置の製造方法は、上述した態様の素子搭載用基板を用意する工程と、第1の絶縁層に設けられた第1の開口部に第1のはんだ部材の少なくとも一部を載置し、第1のはんだ部材と配線層の電極領域とを接触させる工程と、第1のはんだ部材より径が大きい第2のはんだ部材を第1のはんだ部材の上方に載置し、第1のはんだ部材と第2のはんだ部材とを接触させる工程と、第1のはんだ部材および第2のはんだ部材を溶融させて、電極領域とよび前記第2のはんだ部材を溶融させて、前記電極領域と他の基板に設けられた電極領域とを電気的に接続する電気接続部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 Yet another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. In the method of manufacturing the semiconductor device, the element mounting substrate having the above-described aspect is prepared, and at least a part of the first solder member is placed in the first opening provided in the first insulating layer. A step of bringing the first solder member into contact with the electrode region of the wiring layer, and placing a second solder member having a diameter larger than that of the first solder member above the first solder member, A step of bringing the member into contact with the second solder member, melting the first solder member and the second solder member, melting the electrode region and the second solder member, and the electrode region and the like Forming an electrical connection member that electrically connects the electrode region provided on the substrate.
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。 A combination of the above-described elements as appropriate can also be included in the scope of the invention for which protection by patent is sought by this patent application.
本発明によれば、素子搭載用基板において、はんだなどの接続部材との接続信頼性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, connection reliability with connection members, such as solder, can be improved in the element mounting substrate.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る半導体装置10の構成を示す概略断面図である。半導体装置10は、第1の半導体モジュール100の上に第2の半導体モジュール200が積層されたPoP(Package On Package)構造を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a
第1の半導体モジュール100は、第1の素子搭載用基板110に第1の半導体素子120が実装された構成を有する。
The
第1の素子搭載用基板110は、基材となる絶縁樹脂層130と、絶縁樹脂層130の一方の主表面に形成された第1の配線層140、第1の絶縁層150、第2の絶縁層152と、絶縁樹脂層130の他方の主表面に形成された第2の配線層142、第3の絶縁層154とを含む。
The first
絶縁樹脂層130としては、たとえば、BTレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、PPE樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂で形成することができる。
The
絶縁樹脂層130の一方の主表面(本実施の形態では、半導体素子搭載面)に所定パターンの第1の配線層140が設けられている。第1の配線層140は、銅などの導体で形成され、外部接続端子用の電極領域148および第1の素子搭載用基板110に搭載される電子部品の接続端子用の電極領域149を有する。電極領域148は、主に、第1の配線層140の引き回し先の端部に設けられる。第1の配線層140の電極領域148の表面には、後述するように金めっき層166が形成されている。なお、金めっき層166は、「電極領域」あるいは「電極パッド」の一部を構成する。
A
絶縁樹脂層130の所定位置において絶縁樹脂層130を貫通するビア導体(図示せず)が設けられている。ビア導体は、たとえば、銅めっきにより形成される。ビア導体により、第1の配線層140の所定領域と第2の配線層142とが電気的に接続されている。
A via conductor (not shown) penetrating the
絶縁樹脂層130の一方の主表面に第1の絶縁層150が設けられている。第1の絶縁層150は、第1の配線層140を被覆するように設けられており、第1の配線層140の電極領域148が露出する開口部151を有する。また、第1の絶縁層150は、第1の配線層140の電極領域149が露出する開口部153を有する。この開口部153において、第1の配線層140の電極領域149の表面にNi/Au層などの金めっき層141が形成されている。第1の配線層140の電極領域149は金めっき層141で被覆されることにより酸化が抑制される。金めっき層141としてNi/Au層を形成する場合には、Ni層の厚さは、たとえば約1μm〜約15μmであり、Au層の厚さは、たとえば約0.03〜約1μmである。
A first
第2の絶縁層152は、開口部151周縁の第1の絶縁層150の上面が露出するように、第1の絶縁層150の上に積層されている。言い換えると、開口部151の上方において、第2の絶縁層152の下面部分における開口部155の開口径が、第1の絶縁層150の上面部分における開口部151の開口径より大きい。また、第2の絶縁層152は、開口部155内の側面のうち少なくとも第2の絶縁層152の上面近傍の側面が、第2の絶縁層152の上面に近くなるほど開口部155の内側にせり出すような逆テーパ状に構成されている。
The second
なお、本実施の形態では、第2の絶縁層152は、電極領域148の周囲のみならず、絶縁樹脂層130の周縁に沿って堤防状に設けられている。すなわち、第2の絶縁層152で囲まれた領域が凹部(キャビティ)となっており、このキャビティに後述する第1の半導体素子120が搭載されている。
In the present embodiment, the second insulating
第1の絶縁層150および第2の絶縁層152は、たとえば、フォトソルダーレジストにより形成される。第2の絶縁層152の厚さは、第1の絶縁層150の厚さより厚いことが好ましい。第1の絶縁層150の厚さは、たとえば約40μmである。また、第2の絶縁層152の厚さは、たとえば約100μmである。
The first insulating
開口部151内において、電極領域148の表面にNi/Au層などの金めっき層166が形成されている。金めっき層166により電極領域148の酸化が抑制される。金めっき層166としてNi/Au層を形成する場合には、Ni層の厚さは、たとえば約1μm〜約15μmであり、Au層の厚さは、たとえば約0.03〜約1μmである。なお、金めっき層166にはんだボール270が接合された状態では、金めっき層166からAuが拡散し、金めっき層166中でAuが確認できない場合がある。
A
絶縁樹脂層130の他方の主表面に所定パターンの第2の配線層142が設けられている。第2の配線層142の表面には、金めっき層144が設けられている。第1の配線層140および第2の配線層142を構成する材料としては銅が挙げられる。第1の配線層140および第2の配線層142の厚さは、たとえば20μmである。
A
また、絶縁樹脂層130の他方の主表面に第3の絶縁層154が設けられている。第3の絶縁層154には、第2の配線層142にはんだボール80を搭載するための開口部が設けられている。はんだボール80は、第3の絶縁層154に設けられた開口内において第2の配線層142の電極領域と接続されている。
A third insulating
以上説明した第1の素子搭載用基板110に形成された第1の絶縁層150の半導体素子搭載領域の上に第1の半導体素子120が搭載されている。第1の半導体素子120に設けられた素子電極(図示せず)と第1の配線層140の電極領域上の金めっき層141とが金線121によりワイヤボンディング接続されている。なお、第1の半導体素子120の具体例としては、集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)などの半導体チップが挙げられる。
The
封止樹脂層180は、第1の半導体素子120およびこれに接続された金めっき層141を封止している。封止樹脂層180は、たとえばエポキシ樹脂を用いて、トランスファーモールド法により形成される。
The sealing
第2の半導体モジュール200は、第2の素子搭載用基板210に第2の半導体素子220が搭載された構成を有する。
The
第2の素子搭載用基板210は、基材となる絶縁樹脂層230と、絶縁樹脂層230の一方の主表面に形成された第3の配線層240と、絶縁樹脂層230の他方の主表面に形成された第4の配線層242と、絶縁樹脂層230の一方の主表面に形成された第4の絶縁層250と、絶縁樹脂層230の他方の主表面に形成された第5の絶縁層252とを含む。
The second
絶縁樹脂層230としては、たとえば、BTレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、PPE樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂で形成することができる。
The insulating
絶縁樹脂層230の一方の主表面(半導体素子搭載面)に所定パターンの第3の配線層240が設けられている。第3の配線層240の電極領域上に金めっき層246が形成されている。また、絶縁樹脂層230の他方の主表面に第4の配線層242が設けられている。第3の配線層240および第4の配線層242を構成する材料としては銅が挙げられる。第3の配線層240および第4の配線層242とは、絶縁樹脂層230の所定位置において絶縁樹脂層230を貫通するビア導体(図示せず)により電気的に接続されている。
A
絶縁樹脂層230の一方の主表面にフォトソルダーレジストなどからなる第4の絶縁層250が設けられている。また、絶縁樹脂層230の他方の主表面にフォトソルダーレジストなどからなる第5の絶縁層252が設けられている。第5の絶縁層252には、第4の配線層242にはんだボール270を搭載するための開口が設けられている。はんだボール270は、第5の絶縁層252に設けられた開口内において第4の配線層242に接続されている。
A fourth insulating
以上説明した第2の素子搭載用基板210に第2の半導体素子220が搭載されている。具体的には、第4の絶縁層250の半導体素子搭載領域の上に、第2の半導体素子220が搭載されている。第2の半導体素子220に設けられた素子電極(図示せず)と所定領域の第3の配線層240の電極領域上の金めっき層246とが金線221によりワイヤボンディング接続されている。なお、第2の半導体素子220の具体例としては、集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)などの半導体チップが挙げられる。
The
封止樹脂280は、第2の半導体素子220およびこれに接続された第3の配線層240を封止している。封止樹脂280は、たとえばエポキシ樹脂を用いて、トランスファーモールド法により形成される。
The sealing
第1の半導体モジュール100の電極領域148上の金めっき層166と、第2の半導体モジュール200の第4の配線層242の電極領域とが、はんだボール270に接合されることにより、第2の半導体モジュール200が第1の半導体モジュール100の上方(封止樹脂層180の上方)に搭載されたPoP構造が実現されている。なお、はんだボール270は、第1の絶縁層150に設けられた開口部151および第2の絶縁層152に設けられた開口部155に充填されている。
The
なお、本実施の形態では、第2の絶縁層152の上面近傍の縁部(逆テーパ状のせり出し部分)がはんだボール270の内部に食い込んでいる。
In this embodiment mode, an edge portion (an inverted taper protruding portion) near the upper surface of the second insulating
実施の形態に係る半導体装置10によれば少なくとも以下に挙げる効果が得られる。
According to the
(1)はんだボール270と金めっき層166との接合部分が第1の絶縁層150の開口部151内にあるため、この部分に応力が加わった場合に、第1の絶縁層150および第2の絶縁層152が緩衝部材として機能することにより応力が緩和される。これにより、はんだボール270と金めっき層166ひいては電極領域148との接続信頼性を向上させることができる。
(1) Since the joint portion between the
(2)第2の絶縁層152の下面部分における開口部155の開口径が、第1の絶縁層150の上面部分における開口部151の開口径より大きいため、開口部151の上方で開口部155がステップ状に広がっている。これにより、はんだボール270と第1の絶縁層150との接触面積が増大するため、はんだボール270と第1の絶縁層150との密着強度を高めることができる。
(2) Since the opening diameter of the
(3)第2の絶縁層152の上面近傍の縁部がはんだボール270の内部に食い込んでいる構造により、はんだボール270と第2の絶縁層152との接触面積が増大するとともに、アンカー効果が得られるため、はんだボール270と第2の絶縁層152との密着強度を高めることができる。この効果は、開口部155内の側面のうち少なくとも第2の絶縁層152の上面近傍の側面が、第2の絶縁層152の上面に近くなるほど開口部155の内側にせり出す逆テーパ構造を取ることによりさらに顕著となる。また、この効果は、第1の絶縁層150の上面近傍の縁部がはんだボール270の内部に食い込む構造によっても得られる。なお、図示しないが、第1の絶縁層150の上面部分における開口部151の開口径が第1の絶縁層150の下面部分における開口部151の開口径より小さくすることにより、第1の絶縁層150の上面近傍の縁部をはんだボール270の内部に食い込みやすくすることができる。
(3) The structure in which the edge near the upper surface of the second insulating
(4)第2の絶縁層152の厚さを第1の絶縁層150の厚さより厚くすることにより、第2の絶縁層152によりはんだボール270をかさ上げしつつ、第1の素子搭載用基板110の低背化を図ることができる。
(4) By making the thickness of the second insulating
(半導体装置の製造方法)
実施の形態1に係る第1の素子搭載用基板110および第1の半導体モジュール100を含む半導体装置10の製造方法について、図2乃至図4を参照して説明する。図2(A)〜図2(C)、図3(A)〜図3(B)、図4(A)〜図4(B)は、実施の形態1に係る半導体装置10の製造方法を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
A method for manufacturing the
まず、図2(A)に示すように、一方の主表面に第1の配線層140と第1の絶縁層150とが設けられ、他方の主表面に下面側配線層(図示せず)と第2の配線層142と第3の絶縁層154とが形成された絶縁樹脂層130を用意する。第1の絶縁層150には、第1の配線層140の電極領域148、電極領域149に対応して、それぞれ開口部151および開口部153が設けられ、第3の絶縁層154には、所定領域に開口部が設けられている。各配線層は、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法などを用いて形成することができる。また、第1の絶縁層150の開口部151、開口部153および第3の絶縁層154の開口部も、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法などを用いて形成することができる。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(B)に示すように、第1の絶縁層150の上に、第1の配線層140を被覆するようにして第2の絶縁層152a、第2の絶縁層152bを順に積層する。
Next, as illustrated in FIG. 2B, the second insulating
次に、図2(C)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第2の絶縁層152bの主表面に、第1の絶縁層150の開口部151および図1に示した第1の半導体素子120の搭載予定領域に対応したパターンのマスク300を選択的に形成する。そして、マスク300をマスクとして第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bを露光する(図2(C)における矢印は露光光を示している)。第2の絶縁層152bの主表面に照射された露光光は、第2の絶縁層152b内を進行して第2の絶縁層152aに到達する。これにより第2の絶縁層152aも露光される。第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bは、ネガ型のフォトソルダーレジストからなる。そのため、当該露光によって感光した部分が溶媒に対して不溶性となる。したがって、第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bを露光した後、現像することにより、図3(A)に示すように、露光された部分の第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bが溶け残る。その結果、第1の絶縁層150の開口部151に埋め込まれた第2の絶縁層152aが除去され、第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bに開口部155が形成される。これにより、開口部151および開口部155を通して第1の配線層140の電極領域148が露出する。また、第1の半導体素子120の搭載予定領域にある第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bが除去されて、第1の配線層140の電極領域149と、第1の半導体素子120が搭載される部分の第1の絶縁層150が露出する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
露光光は、第2の絶縁層152b、第2の絶縁層152aを進行するにつれて、絶縁体に吸収されて、または絶縁体によって散乱されて減衰する。そのため、第2の絶縁層152b、第2の絶縁層152aは、露光表面から遠い部分(深い部分)ほど硬化しにくくなる。この現象は、マスク開口の周辺部分で顕著になる。図2(C)に示すように、マスク300を積層して第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bを露光した場合は、マスク300の開口部内で、開口部側面に近いほど露光光が減衰しやすい。その結果、図3(A)に示すように、第2の絶縁層152aおよび第2の絶縁層152bの開口部155内の側面は、それぞれの上側主表面に近くなるほど開口部155内にせり出した形状となる。
The exposure light is absorbed by the insulator or scattered by the insulator and attenuates as it travels through the second insulating
なお、第1の絶縁層150の開口部151の上方に設けられるマスクの径を調節することにより、開口部151の上方において、第2の絶縁層152bの下面部分における開口部155の開口径を、第1の絶縁層150の上面部分における開口部151の開口径より大きくすることができる。
Note that by adjusting the diameter of the mask provided above the
次に、図3(B)に示すように、たとえば電解めっき法により、第1の配線層140の電極領域148の表面に金めっき層166を形成し、第1の配線層140の電極領域149の表面に金めっき層141を形成する。また、第2の配線層142の表面に金めっき層144を形成する。以上の工程により、本実施の形態に係る第1の素子搭載用基板110が形成される。なお、第2の絶縁層152aと第2の絶縁層152bを合わせた絶縁体層が図1に示す第2の絶縁層152に相当する。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図4(A)に示すように、絶縁樹脂層130の中央領域において第1の絶縁層150上に第1の半導体素子120を搭載する。そして、ワイヤボンディング法を用いて、第1の半導体素子120の上面周縁に設けられた素子電極(図示せず)と第1の配線層140の電極領域149の表面とを金線121により接続する。続いて、トランスファーモールド法を用いて、第1の半導体素子120を封止樹脂層180により封止する。また、はんだボール270を設ける位置に開口部が形成されたマスクを、開口部151が形成された第1の絶縁層150、第2の絶縁層152上に設け、マスクの開口部に球状のはんだボールを配置して(載せて)、第1の配線層140の電極領域148上にはんだボール270を搭載する。その後、マスクを除去する。また、同様にして、第3の絶縁層154の開口部において第2の配線層142の電極領域上の金めっき層144にはんだボール80を搭載する。また、例えばスクリーン印刷法により、第1の絶縁層150の開口部151にはんだボール270を搭載してもよい。具体的には、樹脂とはんだ材をペースト状にしたはんだペーストをスクリーンマスクにより所望の箇所に印刷してはんだボール270を形成する。また、同様にしてはんだボール80を搭載してもよい。以上の工程により、本実施の形態1に係る第1の半導体モジュール100が形成される。
Next, as shown in FIG. 4A, the
また、はんだボール270の設置方法としては、以下の手法が好適である。図5は、第1の素子搭載用基板上にはんだボールを設置する方法を示す図である。同図に示すように、はんだボール270を構成するはんだ部材として、第1のはんだ部材270aと第2のはんだ部材270bを用意する。第1のはんだ部材270aの径は、第2のはんだ部材270bの径より小さい。たとえば、第1のはんだ部材270aの径、第2のはんだ部材270bの径は、それぞれ、150μmφ、400μmφである。
Further, as a method for installing the
第1のはんだ部材270aの少なくとも一部が第1の絶縁層150の開口部151に入り込むようにし、第1の絶縁層150の開口部151において、第1のはんだ部材270aと第1の配線層140上の金めっき層166とを接触させる。また、第1のはんだ部材270aの上方に第2のはんだ部材270bを設置し、第1のはんだ部材270aと第2のはんだ部材270bとを接触させる。このように、相対的に径が小さい第1のはんだ部材270aを開口が比較的小さい第1の絶縁層150の開口部151に予め設置しておくことにより、リフロー工程によりはんだを溶融させたときに、ボイドの発生を抑制しつつ、第1の絶縁層150の開口部151をはんだ部材で充填することができる。また、第1のはんだ部材270aおよび第2のはんだ部材270bを溶融させたときに、第1の配線層140上の金めっき層166と第1のはんだ部材270a、および第1のはんだ部材270aと第2のはんだ部材270bとがなじみやすいため、充填性の向上を図ることができ、ひいては接続信頼性を高めることができる。
At least a part of the
次に、図4(B)に示すように、上述した第2の半導体モジュール200を準備する。そして、第1の半導体モジュール100の上に第2の半導体モジュール200を搭載した状態で、リフロー工程によりはんだボール270を溶融して、電極領域148と第4の配線層242とを接合する。これにより、はんだボール270を介して第1の半導体モジュール100と第2の半導体モジュール200とが電気的に接続される。以上の工程により、半導体装置10が形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, the above-described
(実施の形態2)
次に、上述の実施の形態に係る半導体装置10を備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、たとえば、個人用携帯情報端末(PDA)、デジタルビデオカメラ(DVC)、及びデジタルスチルカメラ(DSC)といった電子機器であってもよい。
(Embodiment 2)
Next, a portable device including the
図6は実施の形態2に係る携帯電話の構成を示す図である。携帯電話1111は、第1の筐体1112と第2の筐体1114が可動部1120によって連結される構造になっている。第1の筐体1112と第2の筐体1114は可動部1120を軸として回動可能である。第1の筐体1112には文字や画像等の情報を表示する表示部1118やスピーカ部1124が設けられている。第2の筐体1114には操作用ボタンなどの操作部1122やマイク部1126が設けられている。実施の形態1に係る半導体装置10はこうした携帯電話1111の内部に搭載されている。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the mobile phone according to the second embodiment. A
図7は図6に示した携帯電話の部分断面図(第1の筐体1112の断面図)である。上述の実施形態1乃至3に係る半導体装置10は、はんだボール80を介してプリント基板1128に搭載され、こうしたプリント基板1128を介して表示部1118などと電気的に接続されている。また、半導体装置10の裏面側(はんだボール80とは反対側の面)には金属基板などの放熱基板1116が設けられ、たとえば、半導体装置10から発生する熱を第1の筐体1112内部に篭もらせることなく、効率的に第1の筐体1112の外部に放熱することができるようになっている。
7 is a partial cross-sectional view (cross-sectional view of the first housing 1112) of the mobile phone shown in FIG. The
実施の形態1に係る半導体装置10によれば、第1の素子搭載用基板110の接続信頼性を高めることができ、したがって半導体装置10の実装信頼性を高めることができる。そのため、こうした半導体装置10を搭載した本実施の形態に係る携帯機器について、動作信頼性の向上を図ることができる。
According to the
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention.
10 半導体装置、80 はんだボール、100 第1の半導体モジュール、110 第1の素子搭載用基板、120 第1の半導体素子、130 絶縁樹脂層、140 第1の配線層、142 第2の配線層、150 第1の絶縁層、152 第2の絶縁層、166 金めっき層、200 第2の半導体モジュール、210 第2の素子搭載用基板、220 第2の半導体素子、230 絶縁樹脂層、240 第3の配線層、242 第4の配線層、250 第4の絶縁層、252 第5の絶縁層、270 はんだボール
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基材の一方の主表面に設けられている配線層と、
前記配線層を被覆するように設けられ、前記配線層の電極領域が露出する第1の開口部を有する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の上に設けられ、前記第1の開口部が露出するような第2の開口部を有する第2の絶縁層と、
を備え、
前記第2の絶縁層の下面部分における前記第2の開口部の開口径が、前記第1の絶縁層の上面部分における前記第1の開口部の開口径より大きいことを特徴とする素子搭載用基板。 A substrate;
A wiring layer provided on one main surface of the substrate;
A first insulating layer provided to cover the wiring layer and having a first opening from which an electrode region of the wiring layer is exposed;
A second insulating layer provided on the first insulating layer and having a second opening such that the first opening is exposed;
With
For mounting an element, the opening diameter of the second opening in the lower surface portion of the second insulating layer is larger than the opening diameter of the first opening in the upper surface portion of the first insulating layer substrate.
前記基材の一方の主表面側に搭載された半導体素子と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。 The element mounting substrate according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor element mounted on one main surface side of the substrate;
A semiconductor module comprising:
前記電極領域と積層体の電極領域とを電気的に接続する電気接続部材を備え、
前記電気接続部材が前記第1の開口部および前記第2の開口部に充填され、
前記第2の絶縁層の上面近傍の縁部が前記電気接続部材の内部に食い込んでいることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising: the semiconductor module according to claim 6; and a stacked body stacked on the semiconductor module,
An electrical connection member for electrically connecting the electrode region and the electrode region of the laminate;
The electrical connection member fills the first opening and the second opening;
A semiconductor device, wherein an edge near the upper surface of the second insulating layer bites into the electrical connection member.
前記第1の絶縁層に設けられた第1の開口部に第1のはんだ部材の少なくとも一部を載置し、前記第1のはんだ部材と前記配線層の電極領域とを接触させる工程と、
前記第1のはんだ部材より径が大きい第2のはんだ部材を前記第1のはんだ部材の上方に載置し、前記第1のはんだ部材と前記第2のはんだ部材とを接触させる工程と、
前記第1のはんだ部材および前記第2のはんだ部材を溶融させて、前記電極領域と他の基板に設けられた電極領域とを電気的に接続する電気接続部材を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a device mounting substrate according to any one of claims 1 to 5,
Placing at least a portion of the first solder member in a first opening provided in the first insulating layer, and contacting the first solder member with an electrode region of the wiring layer;
Placing a second solder member having a diameter larger than that of the first solder member above the first solder member, and bringing the first solder member and the second solder member into contact with each other;
Melting the first solder member and the second solder member to form an electrical connection member that electrically connects the electrode region and an electrode region provided on another substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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CN113113374A (en) * | 2021-04-08 | 2021-07-13 | 重庆群崴电子材料有限公司 | Ball for encapsulation and encapsulation structure thereof |
-
2009
- 2009-11-30 JP JP2009272854A patent/JP2011119305A/en active Pending
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